EP3253632A1 - Verfahren zur überwachung einer bremse für kraftfahrzeuge, bremssystem zur durchführung des verfahrens sowie kraftfahrzeug mit einem solchen - Google Patents

Verfahren zur überwachung einer bremse für kraftfahrzeuge, bremssystem zur durchführung des verfahrens sowie kraftfahrzeug mit einem solchen

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EP3253632A1
EP3253632A1 EP16703256.4A EP16703256A EP3253632A1 EP 3253632 A1 EP3253632 A1 EP 3253632A1 EP 16703256 A EP16703256 A EP 16703256A EP 3253632 A1 EP3253632 A1 EP 3253632A1
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EP
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brake
value
clearance
monitoring
pressure
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EP3253632B1 (de
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Thomas Dieckmann
Marcos KELLER
Denis Kusin
Torsten Wallbaum
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Wabco Europe BVBA
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Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring a brake for motor vehicles, wherein a clearance of the brake is determined, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a brake system for motor vehicles with a monitoring electronics for monitoring the clearance according to the preamble of claim 9.
  • the invention relates to a motor vehicle according to claim 15 with such a braking system.
  • the distance between the brake pad and the associated friction partners on a vehicle wheel is understood.
  • a distance between the brake pad and the friction partner, such as a brake disc, is required so that the friction partner can run freely in the unbraked state.
  • the clearance may not be too large, since the functionality of the brake could otherwise be impaired.
  • brakes tend to overheat with too little clearance. The actual clearance should therefore not fall below a lower limit and on the other hand should not exceed an intended upper limit.
  • EP 2 520 817 A1 discloses a method for monitoring a brake for motor vehicles and a clearance detector, wherein the clearance of the brake is determined using measured position values of a brake wear sensor.
  • the brake wear sensor is a displacement sensor, which signals the wear of the brake pad.
  • An evaluation unit detects the clearance such that a warning display is activated in the case of a defined enlargement of the clearance, and thus a clearance that is too large, with reference to a predetermined target clearance.
  • the brake wear sensor and the evaluation unit are designed so that detected by evaluating the signal difference of the brake wear sensor with actuated and non-actuated brake a current clearance as actual clearance and thus any deviation of the clearance from the target clearance should be detected.
  • a precise determination of the actual clearance is often not possible. For example, by elastic expansion with functional components of the brake, for example, the caliper, measured by a much larger paths than the target clearance.
  • the present invention has for its object to improve the reliability of monitoring the clearance of a brake with the least possible effort.
  • This object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • the object solves a braking system for motor vehicles with the features of claim 9.
  • the object is achieved according to claim 13 by a motor vehicle with such a brake system.
  • a reference position value of the brake wear sensor is determined in unrestricted travel and provided for the determination of the actual clearance.
  • a plurality of value pairs of discrete position values and a current brake pressure of the brake are formed at the same time.
  • the discrete position values are position values at specific points in time and can advantageously be individualized by storage and made available for linking to the brake pressure. From the pairs of values, in a further step of the method according to the invention for monitoring a pneumatically actuated brake, an identification function which interpolates the value pairs is determined. telt.
  • the interpolating characteristic function is a continuous function which maps the given discrete data, that is to say the value pairs of position values and associated brake pressure at the same time. According to the characteristic function determined according to the invention, a characteristic value for a selected brake pressure is determined. The exact value of the actual clearance is determined by subtracting from the characteristic value for the selected brake pressure the unrestrained reference position value of the brake wear sensor.
  • the invention has recognized that the forces acting on the function-bearing components during the braking action lead to elastic deformations, for example widening of the caliper, thereby falsifying a determination of the clearance of the brake from the basis of the measurement signal of the brake wear sensor in an uncontrollable manner. In accordance with the invention, this is taken into account by the consideration of the brake pressure.
  • a control pressure of an electronic brake system is used as information for the current brake pressure for the determination of the clearance. In this case, it is preferable to make use of the brake pressure at a pressure modulator of the relevant brake.
  • a characteristic function that interpolates the value pairs is also representative outside the measurement ranges considered for forming the value pairs.
  • a suitable brake pressure can be selected.
  • an application pressure of the brake is selected as characteristic value.
  • the application pressure is assumed to be about 0.3 bar.
  • the thus selected application pressure results from the interpolating characteristic a concrete Kennpositionswert, from which the clearance can be determined precisely after deducting the determined in unbraked ride reference position value.
  • An inventive brake system for motor vehicles with at least one pneumatically actuated brake comprises a monitoring electronics for monitoring the clearance of the brake, to which the brake wear sensor of the respective Brake is connected.
  • the monitoring electronics is designed to determine the reference position value of the brake wear sensor in unbraked driving, to form several pairs of value of discrete position values and a current brake pressure at the same time to determine from the pairs of values a value pairs interpolating characteristic function, after the characteristic function a Determine characteristic value for a selected brake pressure and finally to determine the exact clearance by subtracting the reference position value of the Kennpositionswert.
  • the determination of the clearance can thus take place in a brake system for motor vehicles with a brake wear sensor associated with low construction costs, if the monitoring electronics is configured to carry out the determination of the clearance according to the invention and information about the current brake pressure is provided.
  • the information about the current brake pressure is generally system-inherently available, so that the L2-spielüberwachung can be done according to the invention with the sensor data of the brake system.
  • the monitoring electronics are given a lower limit and an upper limit for the clearance.
  • the limits for a tight tolerance interval for the clearance can be specified because dynamic influences on the determination of the clearance, for example, load-related changes in the brake geometry, are excluded. Rather, there is an effective monitoring of the clearance, which closes only to errors when the narrow limits of the allowable tolerance band of the clearance are exceeded in accordance with the predetermined limits.
  • the brake wear sensor measures continuously, its measured position values being linked as discrete position values to pairs of values with the respective brake pressure at the same time of measurement become.
  • Discrete position values are preferably provided by storing the position values in a corresponding memory element.
  • pairs of values for brake pressures above a predetermined minimum pressure are advantageously used, so that it is ensured that the brake has safely overcome the clearance and the linear region of the brake identifier has been reached.
  • the monitoring electronics can be configured such that pairs of values for the determination of the clearance are formed and used only above a minimum pressure of about 0.75 bar.
  • the value pairs are interpolated to a straight-line identification function. This succeeds in particular if value pairs are only determined above a minimum pressure.
  • the straight-line characteristic is also assumed for the selected brake pressure, so that a characteristic value for the precise determination of the clearance can be read out.
  • the hitherto formed value pairs of the relevant braking for the determination of the clearance are advantageously discarded upon detection of a blocking protection intervention.
  • the monitoring electronics for monitoring the clearance are advantageously integrated in the ABS electronics. As a result, the monitoring electronics or the monitoring function realized by them can resort to components of the ABS electronics and the information present in the ABS electronics.
  • FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of a brake system for motor vehicles
  • Fig. 2 is a graphical diagram of a characteristic for the inventive Determination of the clearance
  • Fig. 3 is a flowchart of an embodiment of a method for
  • FIG. 1 shows a section of a motor vehicle 1, namely a wheel 2 with a brake 3 and a section of an electronic brake system 4.
  • the brake 3 is designed as a disc brake and comprises a wheel 2 rotating around the brake disc 5.
  • the brake disc 5 can be braked by the brake pads 6 are pressed against the surface of the brake disc 5.
  • the brake pads 6 are held on both sides of the brake disc 5 on a brake caliper 7.
  • the brake pads 6 are each spaced with a clearance 8 of the brake disc 5, so that the brake disc 5 can rotate freely in the unbraked state.
  • the brake 3 is pneumatically actuated and comprises a force acting on the position of the brake pads 6 brake cylinder 9.
  • the brake cylinder 9 is controlled by the electronic brake system 4.
  • the electronic brake system comprises a pressure modulator 10, which adjusts the pressure switch 11 to the brake cylinder 9 in accordance with the specifications of the electronic brake system.
  • the brake has a brake wear sensor 12, which measures position values 13 with information about the position of the brake pad on its intended movement path.
  • the electronic brake system 4 has in the illustrated embodiment, an anti-lock braking system (ABS), of which symbolically the ABS electronics 14 is shown.
  • ABS electronics 14 provide an anti-lock control for the braking operation. It is concluded from an evaluation of the rotational speed 15 of the wheels 2 on a tendency to lock a certain wheel 2 and intervened by regulating the brake pressure at the corresponding wheel.
  • the electronic brake system 4 also includes a monitoring electronics 16 for monitoring the clearance 8 of a brake 3. As will be explained in more detail below, the monitoring electronics 16 determines the actual value 18 of the clearance 8 by using the position values 13 of the brake wear sensor 12 and the brake pressure P of respective brake 3. For this purpose, the monitoring electronics 16 of the current control pressure P of the electronic brake system 4 is provided, namely the pressure modulator 10 pending brake pressure P.
  • the monitoring electronics 16 is integrated in the ABS electronics 14, and the ABS electronics 14 performs the function of the monitoring electronics 16 at least partially. To carry out the function of the monitoring electronics 16, the position values 13 of the brake wear sensor 12 and the brake pressure are used, which are kept ready and used for the function of the electronic brake system 4 and also of the anti-lock braking system. In addition, the monitoring electronics 16 is supplied with a brake indication 17, which indicates to the monitoring electronics 16 that a braking 24 (FIG. 3) is requested, or has already been initiated. In the embodiment shown, the brake indication 17 is an activation signal of a brake light switch, not shown separately, of the motor vehicle 1.
  • FIG. 2 shows a Cartesian coordinate system with graphical progressions, in which a pressure P on the abscissa axis is set in relation to position values in the dimension length I, as measured by the brake wear sensor 12.
  • a pressure P on the abscissa axis is set in relation to position values in the dimension length I, as measured by the brake wear sensor 12.
  • the curve 19 of the pressure in the brake cylinder during braking in relation to the synchronously measured position values of the brake wear sensor 12 is shown.
  • discrete value pairs 20 the determination of which will be described below with reference to FIG. 3, and an identification function 21 interpolating the value pairs 20 are shown.
  • the brake wear sensor 12 When monitoring the brake 3 and determining the clearance 8, the brake wear sensor 12 continuously measures position values 13, wherein the measured values can be stored in a memory element 22. Discrete position values 23 with a reference, in particular the time of measurement, can thus be read from the memory element 22.
  • the storage of the measured position values 13 takes place in the exemplary embodiment shown after the monitoring electronics has received the brake indication 17, that is, a braking 24 of the motor vehicle 1 is requested.
  • the brake indication 17 is effected by a corresponding evaluation of the switching state of a brake light switch of the motor vehicle 1, or its output signal. If the monitoring electronics 16 a braking 24 is displayed, the currently measured position value 13 is stored. In this way, a (time) discrete reference position value 25 of the brake wear sensor is determined in unrestricted travel of the motor vehicle 1 and provided for later use in the determination of the clearance 8.
  • a determination 26 of several value pairs 20 takes place.
  • the discrete position values 23 are linked to the current brake pressure P at the same time in a linking step 26 to value pairs 20.
  • the information on the actual brake pressure P is provided by the electronic brake system 4.
  • the brake pressure P taken into account in the value pairs 20 is the control pressure at the pressure modulator 10 (FIG. 1).
  • a query 28 of the status of the anti-lock system takes place.
  • the determined values of the relevant brake 24 for the determination of the clearance 8 are discarded. In that case, the method in the flowchart of FIG. Fig. 3 in the direction of arrow 29 back to the starting point.
  • Brake pressures P above a predetermined minimum pressure 31 (FIG. 2) are used for determining 30 the characteristic function 21, so that it is ensured that the actual clearance 8 of the brake is overcome and values from the linear range of the brake identifier are evaluated.
  • the minimum pressure 31 is preferably assumed to be about 0.75 bar.
  • the characteristic function 21 is subsequently used for a determination 32 of a characteristic value 33.
  • the characteristic value 33 is determined for a selected brake pressure or the characteristic value 33 for the selected brake pressure is read from the characteristic 21.
  • the brake pressure used to read out the characteristic value 33 is specified by a pressure specification 34 in the exemplary embodiment.
  • the application pressure 35 of the brake is thus selected as Kennpositionenswert 33 for reading the characteristic 21.
  • the application pressure 35 is the dimension of the brake pressure at which the brake pads are brought into engagement with the friction partner.
  • the course 19 of the brake cylinder pressure (FIG. 2) after exceeding the application pressure 35 signals an increase in the position value of the brake wear sensor.
  • the pairs of values 20 are interpolated to a straight-line characteristic 21, the course of which is extended into the pressure range below the minimum pressure.
  • the slope of the continuous characteristic function 21 corresponds to the linear region of the brake identifier, which is above the predetermined minimum pressure 21.
  • the thus determined actual value 18 of the clearance 8 finally becomes in a monitoring 37 compared with predetermined limits 38, 39 compared.
  • the monitoring 37 is given an upper limit value 38, which is, for example, 1.4 mm.
  • a lower limit value 39 is predetermined, which in an advantageous embodiment is 0.5 mm.
  • the monitoring electronics 16 concludes an error 27 in the monitoring of the brake when the actual value 18 of the clearance 8 below the lower limit 38 or exceeds the predetermined upper limit 39. If the actual value 18 of the clearance 8 between the limit values 38, 39, then the actual value 18 of the clearance 8 is stored in a memory element 40 and for further use of information about the current clearance 8 of the respective brake 3 in the electronic Brake system 4 kept.
  • the method according to the invention and the brake system for carrying out the method are preferably used in commercial vehicles.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer pneumatisch betätigbaren Bremse für Kraftfahrzeuge, wobei ein Lüftspiel der Bremse unter Heranziehung von gemessenen Positionswerten (13) eines Bremsverschleißsensors (12) ermittelt wird und auf einen Fehler geschlossen wird, wenn das Lüftspiel der Bremse einen vorgegebenen unteren Grenzwert (39) unterschreitet oder das ermittelte Lüftspiel einen vorgegebenen oberen Grenzwert (38) überschreitet. Die Erfindung betrifft außerdem ein Bremssystem mit einer Überwachungselektronik zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Bremssystem. Um die Zuverlässigkeit einer Überwachung des Lüftspiels einer Bremse mit möglichst geringem Aufwand zu verbessern, sind erfindungsgemäß die folgenden Schritte vorgesehen: - Ermittlung eines Bezugspositionswert (25) des Bremsverschleißsensors (12) in ungebremster Fahrt, - Bestimmung (26) mehrerer Wertepaare (20) von diskreten Positionswerten (23) und eines aktuellen Bremsdrucks P zum selben Zeitpunkt während einer Bremsung (24), - Ermittlung (30) einer die Wertepaare (20) interpolierenden Kennfunktion (21), - Bestimmung (32) eines Kennpositionswerts (33) nach der Kennfunktion (21) für einen ausgewählten Bremsdruck (35) und - Bestimmung (36) eines Ist-Werts (18) des Lüftspiels (8) durch Subtraktion (36) des Bezugspositionswerts (25) von dem Kennpositionswert (33).

Description

Verfahren zur Überwachung einer Bremse für Kraftfahrzeuge, Bremssystem zur Durchführung des Verfahrens sowie Kraftfahrzeug mit einem solchen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Bremse für Kraftfahrzeuge, wobei ein Lüftspiel der Bremse ermittelt wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Bremssystem für Kraftfahrzeuge mit einer Überwachungselektronik zur Überwachung des Lüftspiels gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9. Außerdem betrifft die Erfindung gemäß Anspruch 15 ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Bremssystem.
Als Lüftspiel wird der Abstand zwischen Bremsbelag und den zugehörigen Reibpartnern an einem Fahrzeugrad verstanden. Ein Abstand zwischen dem Bremsbelag und dem Reibpartner, beispielsweise einer Bremsscheibe, ist erforderlich, damit der Reibpartner im ungebremsten Zustand frei laufen kann. Das Lüftspiel darf dabei allerdings nicht zu groß sein, da die Funktionsfähigkeit der Bremse ansonsten beeinträchtigt sein könnte. Andererseits neigen Bremsen mit zu einem geringen Lüftspiel zu einem Heißlaufen. Das tatsächliche Lüftspiel sollte daher einen unteren Grenzwert nicht unterschreiten und andererseits einen vorgesehenen oberen Grenzwert nicht überschreiten.
Die Überwachung einer Bremse ist dabei umso genauer, je genauer die Kenntnis des Lüftspiels ist. Die Ermittlung des Lüftspiels ist während der Fahrt eines Kraftfahrzeugs aufwendig und gelingt vielfach nur mit unzufrieden. stellender Genauigkeit. EP 2 520 817 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung einer Bremse für Kraftfahrzeuge und einen Lüftspieldetektor, wobei das Lüftspiel der Bremse unter Heranziehung von gemessenen Positionswerten eines Bremsverschleißsensors ermittelt wird. Der Bremsverschleißsensor ist ein Wegsensor, welcher den Verschleiß des Bremsbelags signalisiert. Eine Auswerteeinheit erfasst das Lüftspiel dergestalt, dass bei einer mit Bezug zu einem vorgegebenen Soll-Lüftspiel erfassten definierten Vergrößerung des Lüftspiels und damit einem zu großen Lüftspiel eine Warnanzeige aktiviert ist. Bei der bekannten Einrichtung sind der Bremsverschleißsensor und die Auswerteeinheit so ausgelegt, dass durch Auswertung der Signaldifferenz des Bremsverschleißsensors bei betätigter und nicht betätigter Bremse ein aktuelles Lüftspiel als Ist-Lüftspiel erfasst und damit jedwede Abweichung des Lüftspiels vom Soll-Lüftspiel erfassbar sein soll. Es hat sich jedoch gezeigt, dass auf diese Weise eine präzise Ermittlung des Ist-Lüftspiels oft nicht möglich ist. Beispielsweise wird allein durch elastische Aufweitung mit funktionstragenden Bauteilen der Bremse, beispielsweise des Bremssattels, um ein vielfach größere Wege gemessen als das Soll-Lüftspiel.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuverlässigkeit einer Überwachung des Lüftspiels einer Bremse mit möglichst geringem Aufwand zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Außerdem löst die Aufgabe ein Bremssystem für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Außerdem wird die Aufgabe gemäß Anspruch 13 durch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Bremssystem gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Bezugspositionswert des Bremsverschleißsensors in ungebremster Fahrt ermittelt wird und für die Bestimmung des Ist- Lüftspiels bereitgestellt wird. Während einer Bremsung, das heißt bei pneumatischer Betätigung der Bremse werden mehrere Wertepaare von diskreten Positionswerten und eines aktuellen Bremsdrucks der Bremse zum selben Zeitpunkt gebildet. Die diskreten Positionswerte sind dabei Positionswerte zu bestimmten Zeitpunkten und können vorteilhaft durch Abspeicherung individualisiert und für die Verknüpfung mit dem Bremsdruck zur Verfügung gestellt werden. Aus den Wertepaaren wird in einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung einer pneumatisch betätigbaren Bremse eine die Wertepaare interpolierende Kennfunktion ermit- telt. Die interpolierende Kennfunktion ist eine stetige Funktion, welche die vorgegebenen diskreten Daten, das heißt die Wertepaare von Positionswerten und dazugehörigem Bremsdruck zum selben Zeitpunkt, abbildet. Nach der erfindungsgemäß ermittelten Kennfunktion wird ein Kennpositionswert für einen ausgewählten Bremsdruck bestimmt. Der genaue Wert des Ist-Lüftspiels wird dadurch ermittelt, dass von dem Kennpositionswert für den ausgewählten Bremsdruck der in ungebremster Fahrt ermittelte Bezugspositionswert des Bremsverschleißsensors subtrahiert wird.
Die Erfindung hat erkannt, dass die während des Bremsvorgangs auf die funktionstragenden Bauteile wirkenden Kräfte zu elastischen Verformungen führen, beispielsweise einer Aufweitung des Bremssattels, und dadurch eine Bestimmung des Lüftspiels der Bremse aus der Grundlage des Messsignals des Bremsverschleißsensors in unkontrollierbarer Weise verfälscht wird. Dem wird erfindungsgemäß durch die Berücksichtigung des Bremsdrucks Rechnung getragen. Vorteilhaft wird als Information zum aktuellen Bremsdruck für die Bestimmung des Lüftspiels ein Steuerdruck eines elektronischen Bremssystems herangezogen. Dabei wird vorzugsweise auf den Bremsdruck an einem Druckmodulator der betreffenden Bremse zurückgegriffen.
Unbeherrschbare Einflussfaktoren werden durch die Interpolation der Wertepaare eliminiert. Die Erfindung hat außerdem erkannt, dass eine die Wertepaare interpolierende Kennfunktion auch außerhalb der zur Bildung der Wertepaare berücksichtigten Messbereiche repräsentativ ist. Zur Ermittlung des Kennpositionswerts aus der interpolierenden bzw. interpolierten Kennfunktion kann daher ein geeigneter Bremsdruck ausgewählt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird als Kennpositionswert ein Anlegedruck der Bremse ausgewählt. Vorzugsweise wird dabei der Anlegedruck mit etwa 0,3 bar angenommen. Für den so ausgewählten Anlegedruck ergibt sich aus der interpolierenden Kennfunktion ein konkreter Kennpositionswert, aus dem nach Abzug des in ungebremster Fahrt ermittelten Bezugspositionswerts das Lüftspiel präzise ermittelt werden kann.
Ein erfindungsgemäßes Bremssystem für Kraftfahrzeuge mit wenigstens einer pneumatisch betätigbaren Bremse umfasst eine Überwachungselektronik zur Überwachung des Lüftspiels der Bremse, an die der Bremsverschleißsensor der jeweiligen Bremse angeschlossen ist. Die Überwachungselektronik ist dabei dazu ausgebildet, den Bezugspositionswert des Bremsverschleißsensors in ungebremster Fahrt zu ermitteln, während einer Bremsung mehrere Wertepaare von diskreten Positionswerten und eines aktuellen Bremsdrucks zum selben Zeitpunkt zu bilden, aus den Wertepaaren eine die Wertepaare interpolierende Kennfunktion zu ermitteln, nach der Kennfunktion einen Kennpositionswert für einen ausgewählten Bremsdruck zu bestimmen und schließlich das genaue Lüftspiel durch Subtraktion des Bezugspositionswerts von dem Kennpositionswert zu ermitteln. Die Ermittlung des Lüftspiels kann somit bei einem Bremssystem für Kraftfahrzeuge mit einem an der Bremse zugeordneten Bremsverschleißsensor mit geringem baulichem Aufwand erfolgen, wenn die Überwachungselektronik zur Durchführung der erfindungsgemäßen Bestimmung des Lüftspiels konfiguriert ist und Informationen über den aktuellen Bremsdruck bereitgestellt werden. Bei Kraftfahrzeugen mit elektronischen Bremssystemen steht die Information über den aktuellen Bremsdruck in der Regel systemimmanent zur Verfügung, so dass die Lüftspielüberwachung gemäß der Erfindung mit den Sensordaten des Bremssystems erfolgen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Überwachungselektronik ein unterer Grenzwert und ein oberer Grenzwert für das Lüftspiel vorgegeben. Bei der Überwachung des Lüftspiels wird auf einen Fehler geschlossen, wenn das erfindungsgemäß ermittelte Lüftspiel der Bremse den vorgegebenen unteren Grenzwert unterschreitet oder das ermittelte Lüftspiel einen vorgegebenen oberen Grenzwert überschreitet. Aufgrund der genauen Bestimmung des Lüftspiels können die Grenzwerte für ein enges Toleranzintervall für das Lüftspiel vorgeben werden, da dynamische Einflüsse auf die Bestimmung des Lüftspiels, beispielsweise belastungsbedingte Veränderungen der Bremsengeometrie, ausgeschlossen sind . Es ist vielmehr eine wirksame Überwachung des Lüftspiels gegeben, welche nur dann auf Fehler schließt, wenn die engen Grenzen des zulässigen Toleranzbandes des Lüftspiels gemäß den vorgegebenen Grenzwerten überschritten sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung misst der Bremsverschleißsensor kontinuierlich, wobei seine gemessenen Positionswerte als diskrete Positionswerte zu Wertepaaren mit dem jeweiligen Bremsdruck zum gleichen Messzeitpunkt verknüpft werden. Diskrete Positionswerte werden vorzugsweise durch Speicherung der Positionswerte in einem entsprechenden Speicherelement bereitgestellt.
Für die Ermittlung der Kennfunktion werden vorteilhaft Wertepaare für Bremsdrücke oberhalb eines vorgegebenen Mindestdrucks herangezogen, so dass sichergestellt ist, dass die Bremse das Lüftspiel sicher überwunden hat und der lineare Bereich der Bremsenkennung erreicht ist. Beispielsweise kann die Überwachungselektronik derart konfiguriert sein, dass Wertepaare für die Bestimmung des Lüftspiels erst oberhalb eines Mindestdrucks von etwa 0,75 bar gebildet und herangezogen werden.
Vorteilhaft werden die Wertepaare zu einer gradlinigen Kennfunktion interpoliert. Dies gelingt insbesondere, wenn Wertepaare erst oberhalb eines Mindestdrucks ermittelt werden. Die gradlinige Kennfunktion wird auch für den ausgewählten Bremsdruck angenommen, so dass ein Kennfunktionswert für die präzise Bestimmung des Lüftspiels ausgelesen werden kann.
Bei Bremssystemen mit Blockierschutzregelungen, sogenannte Antiblockiersysteme, werden vorteilhaft bei Erkennen eines Blockierschutzeingriffs die bisher gebildeten Wertepaare der betreffenden Bremsung für die Ermittlung des Lüftspiels verworfen. Weist das Bremssystem eine Blockierschutzregelung mit einer dafür ausgebildeten ABS-Elektronik auf, so ist die Überwachungselektronik zur Überwachung des Lüftspiels vorteilhaft in die ABS-Elektronik integriert. Dadurch kann die Überwachungselektronik beziehungsweise die durch sie realisierte Überwachungsfunktion auf Komponenten der ABS-Elektronik und die in der ABS-Elektronik vorhandenen Informationen zurückgreifen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Bremssystems für Kraftfahrzeuge,
Fig. 2 ein grafisches Schaubild einer Kennfunktion für die erfindungsgemäße Ermittlung des Lüftspiels,
Fig. 3 ein Flussschaubild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur
Überwachung einer pneumatisch betätigbaren Bremse für Kraftfahrzeuge.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 1 , nämlich ein Rad 2 mit einer Bremse 3 sowie einem Ausschnitt eines elektronischen Bremssystems 4.
Die Bremse 3 ist als Scheibenbremse ausgebildet und umfasst eine mit dem Rad 2 umlaufende Bremsscheibe 5. Die Bremsscheibe 5 ist abbremsbar, indem Bremsbeläge 6 an die Oberfläche der Bremsscheibe 5 gepresst werden. Die Bremsbeläge 6 sind beiderseitig der Bremsscheibe 5 an einem Bremssattel 7 gehalten. Die Bremsbeläge 6 liegen dabei jeweils mit einem Lüftspiel 8 von der Bremsscheibe 5 beabstandet, so dass die Bremsscheibe 5 in ungebremsten Zustand frei umlaufen kann.
Die Bremse 3 ist pneumatisch betätigbar und umfasst einen auf die Lage der Bremsbeläge 6 wirkenden Bremszylinder 9. Der Bremszylinder 9 wird von dem elektronischen Bremssystem 4 angesteuert. Hierzu umfasst das elektronische Bremssystem einen Druckmodulator 10, welcher entsprechend den Vorgaben des elektronischen Bremssystems die Druckvermittlung 11 zum Bremszylinder 9 einstellt.
Die Bremse weist einen Bremsverschleißsensor 12 auf, welcher Positionswerte 13 mit Aussage über die Position des Bremsbelags auf seinem vorgesehenen Bewegungsweg misst.
Das elektronische Bremssystem 4 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Anti- blockiersystem (ABS) auf, von dem symbolisch die ABS-Elektronik 14 dargestellt ist. Die ABS-Elektronik 14 stellt eine Blockierschutzregelung für den Bremsvorgang bereit. Dabei wird aus einer Auswertung der Drehzahl 15 der Räder 2 auf eine Blockierneigung eines bestimmten Rades 2 geschlossen und durch Regelung des Bremsdrucks am entsprechenden Rad eingegriffen. Das elektronische Bremssystem 4 umfasst außerdem eine Überwachungselektronik 16 zur Überwachung des Lüftspiels 8 einer Bremse 3. Wie nachstehend noch näher erläutert ist, ermittelt die Überwachungselektronik 16 den Ist-Wert 18 des Lüftspiels 8 unter Heranziehung der Positionswerte 13 des Bremsverschleißsensors 12 und des Bremsdrucks P der jeweiligen Bremse 3. Hierzu ist der Überwachungselektronik 16 der aktuelle Steuerdruck P des elektronischen Bremssystems 4 bereitgestellt, nämlich der am Druckmodulator 10 anstehende Bremsdruck P.
Die Überwachungselektronik 16 ist in die ABS-Elektronik 14 integriert, beziehungsweise die ABS-Elektronik 14 führt die Funktion der Überwachungselektronik 16 wenigstens teilweise aus. Zur Durchführung der Funktion der Überwachungselektronik 16 werden die Positionswerte 13 des Bremsverschleißsensors 12 und der Bremsdruck herangezogen, welche für die Funktion des elektronischen Bremssystems 4 und auch des Antiblockiersystems bereitgehalten und genutzt werden. Außerdem wird der Überwachungselektronik 16 eine Bremsindikation 17 zugeführt, welche der Überwachungselektronik 16 anzeigt, dass eine Bremsung 24 (Fig. 3) angefordert ist, beziehungsweise bereits eingeleitet ist. Die Bremsindikation 17 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Aktivierungssignal eines nicht gesondert dargestellten Bremslichtschalters des Kraftfahrzeugs 1.
Die Überwachungselektronik 16 ist zur Durchführung des nachstehend anhand von Fig. 2 und Fig. 3 erläuterten Verfahrens zur Überwachung der Bremse 3 unter Ermittlung eines präzisen Ist-Werts des Lüftspiels 8 ausgebildet und konfiguriert. Fig. 2 zeigt ein kartesisches Koordinatensystem mit grafischen Verläufen, wobei ein Druck P auf der Abszissenachse ins Verhältnis gesetzt sind mit Positionswerten in der Dimension Länge I, wie sie vom Bremsverschleißsensor 12 gemessen werden. Dabei ist in dem Schaubild der Verlauf 19 des Drucks im Bremszylinder während einer Bremsung im Verhältnis zu den synchron gemessenen Positionswerten des Bremsverschleißsensors 12 dargestellt. Ferner sind diskrete Wertepaare 20, deren Bestimmung nachstehend anhand Fig. 3 beschrieben wird, sowie eine die Wertepaare 20 interpolierende Kennfunktion 21 dargestellt. Bei der Überwachung der Bremse 3 und der Ermittlung des Lüftspiels 8 misst der Bremsverschleißsensor 12 kontinuierlich Positionswerte 13, wobei die Messwerte in einem Speicherelement 22 abspeicherbar sind. Aus dem Speicherelement 22 sind somit diskrete Positionswerte 23 mit einem Bezug, insbesondere dem Messzeitpunkt, auslesbar. Das Abspeichern der gemessenen Positionswerte 13 erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel nachdem die Überwachungselektronik die Bremsindikation 17 empfangen hat, das heißt eine Bremsung 24 des Kraftfahrzeugs 1 angefordert ist. Die Bremsindikation 17 erfolgt durch eine entsprechende Bewertung des Schaltzustands eines Bremslichtschalters des Kraftfahrzeugs 1 , beziehungsweise dessen Ausgangssignal. Wird der Überwachungselektronik 16 eine Bremsung 24 angezeigt, so wird der aktuell gemessene Positionswert 13 abgespeichert. Auf diese Weise ist ein (zeit-)diskreter Bezugspositionswert 25 des Bremsverschleißsensors in ungebremster Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 ermittelt und für die spätere Heranziehung bei der Bestimmung des Lüftspiels 8 bereitgestellt.
Während der Bremsung 24 werden fortlaufend gemessene Positionswerte 13 abgespeichert und für die Ermittlung des Lüftungsspiels bereitgehalten.
Mit diskreten Positionswerte 23 und Information zum jeweiligen Bremsdruck P zum selben Zeitpunkt erfolgt eine Bestimmung 26 mehrerer Wertepaare 20. Die diskreten Positionswerte 23 werden mit dem aktuellen Bremsdruck P zum selben Zeitpunkt in einem Verknüpfungsschritt 26 zu Wertepaaren 20 verknüpft. Die Informationen zum aktuellen Bremsdruck P werden von dem elektronischen Bremssystem 4 bereitgestellt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der in den Wertepaaren 20 berücksichtigte Bremsdruck P der Steuerdruck am Druckmodulator 10 (Fig. 1). Vor der Bestimmung 26 der Wertepaare 20 erfolgt allerdings eine Abfrage 28 des Status des Anti- blockiersystems. Bei Erkennung einer Bremsung mit Blockierschutzeingriff der Blockierschutzregelung werden die ermittelten Werte der betreffenden Bremsung 24 für die Ermittlung des Lüftspiels 8 verworfen. In dem Fall kehrt das Verfahren in dem Flussschaubild gem. Fig. 3 in Pfeilrichtung 29 zum Ausgangspunkt zurück.
Aus den Wertepaaren 20 der diskreten Positionswerte 23 und des damit verknüpften Bremsdrucks P erfolgt mittels eines Interpolationsalgorithmus eine Ermittlung 30 der in Fig. 2 dargestellten Kennfunktion 21 , welche die Wertepaare 20 interpoliert. Für die Ermittlung 30 der Kennfunktion 21 werden Bremsdrücke P oberhalb eines vorgegebenen Mindestdrucks 31 (Fig. 2) herangezogen, so dass sichergestellt ist, dass das tatsächliche Lüftspiel 8 der Bremse überwunden ist und Werte aus dem linearen Bereich der Bremsenkennung ausgewertet werden. Der Mindestdruck 31 wird vorzugsweise mit etwa 0,75 bar angenommen.
Die Kennfunktion 21 wird anschließend für eine Bestimmung 32 eines Kennpositi- onswerts 33 herangezogen. Nach der Kennfunktion 21 wird der Kennpositionswert 33 für einen ausgewählten Bremsdruck bestimmt bzw. der Kennpositionswert 33 für den ausgewählten Bremsdruck aus der Kennfunktion 21 ausgelesen. Der zum Auslesen des Kennpositionswerts 33 herangezogene Bremsdruck wird im Ausführungsbeispiel von einer Druckvorgabe 34 angegeben.
Als Druckvorgabe 34 wird bevorzugt der Anlegedruck 35 der Bremse bestimmt. Der Anlegedruck 35 der Bremse ist somit als Kennpositionswert 33 zum Auslesen der Kennfunktion 21 ausgewählt. Der Anlegedruck 35 ist dabei die Dimension des Bremsdrucks, bei dem die Bremsbeläge in Eingriff mit dem Reibpartner gebracht werden. Entsprechend signalisiert der Verlauf 19 des Bremszylinderdrucks (Fig. 2) nach Überschreiten des Anlegedrucks 35 einen Anstieg des Positionswerts des Bremsverschleißsensors.
Die Wertepaare 20 werden zu einer geradlinigen Kennfunktion 21 interpoliert, deren Verlauf in den Druckbereich unterhalb des Mindestdrucks verlängert ist. Die Steigung der stetigen Kennfunktion 21 entspricht dabei dem linearen Bereich der Bremsen- kennung, welcher oberhalb des vorgegebenen Mindestdrucks 21 liegt.
Mit Kenntnis des Kennpositionswerts 33 und des Bezugspositionswerts 25 aus ungebremster Fahrt erfolgt die Bestimmung des Lüftspiels 8 durch Subtraktion 36 des Bezugspositionswerts 25 von dem Kennpositionswert 33. Die durch Subtraktion 36 bestimmte Größe entspricht dem genauen Ist-Wert 18 des Lüftspiels 8.
Der so ermittelte Ist-Wert 18 des Lüftspiels 8 wird schließlich in einer Überwachung 37 mit vorgegebenen Grenzwerten 38, 39 verglichen. Der Überwachung 37 wird ein oberer Grenzwert 38 vorgegeben, welcher beispielsweise 1 ,4 mm beträgt. Außerdem wird ein unterer Grenzwert 39 vorgegeben, welcher in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel 0,5 mm beträgt. Die Überwachungselektronik 16 schließt auf einen Fehler 27 bei der Überwachung der Bremse, wenn der Istwert 18 des Lüftspiels 8 den unteren Grenzwert 38 unterschreitet oder den vorgegebenen oberen Grenzwert 39 überschreitet. Liegt der Ist-Wert 18 des Lüftspiels 8 zwischen den Grenzwerten 38, 39, so wird der Ist-Wert 18 des Lüftspiels 8 in einem Speicherelement 40 abgespeichert und für eine weitere Verwendung der Information über das aktuelle Lüftspiel 8 der betreffenden Bremse 3 in dem elektronischen Bremssystem 4 bereitgehalten.
Überschreitet der ermittelte Ist-Wert 18 des Lüftspiels 8 den oberen Grenzwert 38, so wird auf ein zu großes Lüftspiel 8 als Fehler 27 geschlossen und eine für diesen Störungszustand 41 vorgesehene Maßnahme eingeleitet. Liegt der Ist-Wert 8 des Lüftspiels 8 unterhalb des unteren Grenzwerts 39, so wird auf den Störungszustand 42 geschlossen, bei dem ein zu kleines Lüftspiel 8 und damit die Neigung zu einem Heißlaufen der Bremse 3 angenommen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und das Bremssystem zur Durchführung des Verfahrens werden vorzugsweise bei Nutzfahrzeugen verwendet.
Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)
1 Kraftfahrzeug
2 Rad
3 Bremse
Elektronisches Bremssystem
5 Bremsscheibe
6 Bremsbelag
7 Bremssattel
8 Lüftspiel
9 Bremszylinder
10 Druckmodulator
11 Druckvermittlung
12 Bremsverschleißsensor
13 Positionswert
14 ABS-Elektronik
15* Drehzahl
16 Überwachungselektronik
17 Bremsindikation
18 Ist-Wert Lüftspiel
19 Verlauf
20 Wertepaar
21 Kennfunktion
22 Speicherelement
23 diskreter Positionswert
24 Bremsung
25 Bezugspositionswert
26 Bestimmung Wertepaare
27 Fehler
28 Abfrage ABS-Status
29 Pfeilrichtung
30 Ermittlung Kennfunktion (Interpolation) Mindestdruck Ausleseschritt Kennpositionswert Druckvorgabe Anlegedruck Subtraktion Überwachung oberer Grenzwert unterer Grenzwert Speicherelement Störungszustand Störungszustand

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung einer pneumatisch betätigbaren Bremse (3) für Kraftfahrzeuge (1), wobei ein Lüftspiel (8) der Bremse (3) unter Heranziehung von gemessenen Positionswerten (13) eines Bremsverschleißsensors (12) ermittelt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Ermittlung eines Bezugspositionswert (25) des Bremsverschleißsensors (12) in ungebremster Fahrt,
- Bestimmung (26) mehrerer Wertepaare (20) von diskreten Positionswerten (23) und eines aktuellen Bremsdrucks P zum selben Zeitpunkt während einer Bremsung (24),
- Ermittlung (30) einer die Wertepaare (20) interpolierenden Kennfunktion (21),
- Bestimmung (32) eines Kennpositionswerts (33) nach der Kennfunktion (21) für einen ausgewählten Bremsdruck (35) und
- Bestimmung (36) eines Ist-Werts (18) des Lüftspiels (8) durch Subtraktion (36) des Bezugspositionswerts (25) von dem Kennpositionswert (33).
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf einen Fehler (27) geschlossen wird, wenn das Lüftspiel (8) der Bremse (2) einen vorgegebenen unteren Grenzwert (39) unterschreitet oder das ermittelte Lüftspiel (8) einen vorgegebenen oberen Grenzwert (38) überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, dass
der Bremsverschleißsensor (12) kontinuierlich misst und seine gemessenen Positionswerte (13) als diskrete Positionswerte (23) mit dem jeweiligen Bremsdruck zum gleichen Zeitpunkt verknüpft werden, insbesondere für die Ermittlung der Kennfunktion (21).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass Wertepaare (20) für Bremsdrücke P oberhalb eines vorgegebenen Mindestdrucks (31) herangezogen werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
für die Bestimmung des Kennpositionswerts (33) aus der Kennlinie (21) ein Anlegedruck (35) der Bremse (3) ausgewählt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Bremsdruck P für die Bildung der Wertepaare (20) der Steuerdruck eines elektronischen Bremssystems (3) herangezogen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Erkennen einer Bremsung (24) mit Blockierschutzeingriff einer Blockierschutzregelung die ermittelten Werte der betreffenden Bremsung (24) für die Ermittlung des Lüftspiels (8) verworfen werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wertepaare (20) zu einer gradlinigen Kennfunktion (21) interpoliert werden.
9. Bremssystem für Kraftfahrzeuge mit wenigstens einer pneumatisch betätigbaren Bremse (3), einem der Bremse (3) zugeordneten Bremsverschleißsensor (12) sowie einer Überwachungselektronik (16) zur Überwachung des Lüftspiels (8) der Bremse (3), an die der Bremsverschleißsensor (12) angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Überwachungselektronik (16) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
10. Bremssystem nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungselektronik (16) ein unterer Grenzwert (39) und ein oberer Grenzwert (38) für das Lüftspiel (8) vorgegeben ist, wobei die Überwachungselektronik (16) dazu ausgebildet ist, aus einem Unterschreiten des unteren Grenzwerts (39) oder einem Überschreiten des oberen Grenzwerts (38) auf einen Fehler (27) zu schließen,
11. Bremssystem nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bremse (3) als Scheibenbremse ausgebildet ist.
12. Bremssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bremssystem (3) elektronisch gesteuert ist, wobei der Überwachungselektronik (16) der Steuerdruck des elektronischen Bremssystems (3) bereitgestellt ist.
13. Bremssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bremssystem (3) eine Blockierschutzregelung mit einer dafür ausgebildeten ABS-Elektronik (14) aufweist.
14. Bremssystem nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Überwachungselektronik (16) in die ABS-Elektronik (14) integriert ist.
15. Kraftfahrzeug mit einem Bremssystem (3) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, deren Überwachungselektronik (16) zur Überwachung des Lüftspiels zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
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